專利名稱：節(jié)電器控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電路控制裝置。
技術(shù)背景為了適應(yīng)現(xiàn)有用電環(huán)境的節(jié)電需要，現(xiàn)在市場(chǎng)上有一種串接在電網(wǎng)輸入電路與負(fù)載之間 的單相節(jié)電器，如圖1所示，該節(jié)電器的主要構(gòu)成為一個(gè)變壓器，通過(guò)該變壓器適當(dāng)降低負(fù) 載上的電壓，進(jìn)而降低負(fù)載上的電能消耗，以達(dá)到節(jié)電的目的。這種節(jié)電器成本低，節(jié)電效 果明顯；但有一個(gè)缺點(diǎn)，就是不能根據(jù)電網(wǎng)和負(fù)載的綜合情況選擇節(jié)電狀態(tài)，比如，在電網(wǎng) 電壓變化較大時(shí)，尤其是在電壓出現(xiàn)波谷時(shí)，如果節(jié)電器還是降低電壓，過(guò)低的電壓可能會(huì) 造成負(fù)載電器的損壞或工作異常。為了解決上述問(wèn)題，市場(chǎng)上出現(xiàn)了一種節(jié)電器控制裝置(如圖2虛線框內(nèi)的部分)，該 節(jié)電器控制裝置包括電壓采樣模塊、控制模塊、電路切換模塊(箭頭2所指處)，其中電壓 采樣模塊用來(lái)采集電網(wǎng)的電壓信號(hào)，并輸出到控制模塊；控制模塊則根據(jù)電壓采樣模塊的采 樣值對(duì)電路切換模塊進(jìn)行控制；電路切換模塊包括一個(gè)輸入端、 一個(gè)控制端和兩個(gè)輸出端， 其中，輸入端用來(lái)與電網(wǎng)相連接，控制端用來(lái)接收控制模塊發(fā)出的控制信號(hào)，并根據(jù)控制信 號(hào)控制輸入端與兩個(gè)輸出端中的一個(gè)進(jìn)行連接；兩個(gè)輸出端中的一個(gè)連接包含節(jié)電器的節(jié)電 電路，另一個(gè)連接不接節(jié)電器(沒有節(jié)電功能)的旁路，節(jié)電電路和旁路電路末端則與負(fù)載 連接。這樣，節(jié)電器控制裝置就可以根據(jù)電網(wǎng)的輸電質(zhì)量在節(jié)電電路和旁路中選擇一路作為工 作電路，通過(guò)工作電路將電網(wǎng)的電能傳輸給負(fù)載，也就是說(shuō)，當(dāng)節(jié)電器控制裝置檢測(cè)到電網(wǎng) 電壓變化較大時(shí)或是電壓出現(xiàn)波谷時(shí)，則控制切換模塊進(jìn)行電路切換，使其輸入端與不接節(jié) 電器(沒有節(jié)電功能)的旁路相連通，而在電網(wǎng)電壓較為穩(wěn)定且電壓不偏低的情況下，則其 輸入端與包含節(jié)電器的節(jié)電電路相連通，使負(fù)載工作在節(jié)電狀態(tài)下。通過(guò)上述節(jié)電器控制裝置，控制模塊可以及時(shí)根據(jù)電壓采樣模塊采集的電網(wǎng)電壓情況，利用切換模塊在節(jié)電電路和不節(jié)電的旁路中選擇一種最合適的工作電路，既保留了節(jié)電效果, 又不會(huì)影響負(fù)載電器的正常工作。但是，上述節(jié)電器控制裝置仍舊存在一個(gè)問(wèn)題在節(jié)電器 處于被選中的情況下，當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)變化時(shí)(如增加或減少了接入的用電器)，電路中電流發(fā)生 了較大變化，而電網(wǎng)側(cè)的電壓變化并不明顯，節(jié)電器控制裝置并不能檢測(cè)出這種變化，因此 不會(huì)根據(jù)負(fù)載的這種變化而切換到旁路狀態(tài)。致使某些用電器無(wú)法正常工作。發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，本發(fā)明提供一種能夠更合理地投切節(jié)電器的節(jié)電器控 制裝置，避免現(xiàn)有節(jié)電器控制裝置可能造成的用電器工作異常的問(wèn)題。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明節(jié)電器控制裝置，包括電壓采樣電路與控制模塊相連，采集主回路的電壓信號(hào)，并將采樣的電壓信號(hào)發(fā)送給 控制模塊；控制模塊接收采樣信號(hào)，輸出控制信號(hào)；電路切換模塊與控制模塊相連，根據(jù)控制模塊輸出的控制信號(hào)，在節(jié)電電路和不節(jié)電 的旁路中進(jìn)行電路切換，選擇一種作為新的主回路電源模塊為整個(gè)電路提供電源；還包括與控制模塊相連的電流采樣電路，所述電流采樣電路采集主回路的電流信號(hào)，并 將采樣的電流信號(hào)發(fā)送給控制模塊；其中，控制模塊根據(jù)電壓采樣信號(hào)和電流采樣信號(hào)選擇節(jié)電電路或旁路為新的主回路， 并輸出控制信號(hào)給電路切換模塊。具體的，所述電流采樣模塊通過(guò)一個(gè)套在市電火線上的螺線管進(jìn)行電流采樣。作為優(yōu)選，上述的節(jié)電器控制裝置，還包括與控制模塊連接的，用來(lái)顯示電路工作情況 的運(yùn)行狀態(tài)指示模塊。本發(fā)明在現(xiàn)有節(jié)電器控制裝置基礎(chǔ)上加裝了電流采樣模塊，這樣，本發(fā)明節(jié)電器控制裝 置不僅能通過(guò)電壓采樣模塊監(jiān)控電網(wǎng)輸入電路的電壓波動(dòng)情況，又能利用電流采樣模塊通過(guò)監(jiān)控電流變化來(lái)達(dá)到監(jiān)控負(fù)載變化的目的，可以同時(shí)根據(jù)電網(wǎng)電壓及負(fù)載狀況綜合考慮此吋 使用節(jié)電器是否合適，進(jìn)而更加合理地控制投切節(jié)電器，避免了現(xiàn)有節(jié)電器控制裝置因檢測(cè) 不到負(fù)載變化所引起的電流變化，僅根據(jù)電網(wǎng)輸入電路的狀況投切節(jié)電器，造成部分用電器 工作異常的問(wèn)題。


圖1為現(xiàn)有節(jié)電器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有只包含電壓采樣模塊的節(jié)電器控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明節(jié)電器控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3所示本發(fā)明節(jié)電器控制裝置的優(yōu)選實(shí)施例的電路圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明如圖3虛線框(箭頭l所指處)中所示，本發(fā)明節(jié)電器控制裝置，包括電壓采樣電路與控制模塊相連，采集主回路的電壓信號(hào)，并將采樣的電壓信號(hào)發(fā)送給 控制模塊；控制模塊接收采樣信號(hào)，輸出控制信號(hào)；電路切換模塊與控制模塊相連，根據(jù)控制模塊輸出的控制信號(hào)，在節(jié)電電路和不節(jié)電 的旁路中進(jìn)行電路切換，選擇一種作為新的主回路；電源模塊為整個(gè)電路提供電源；還包括與控制模塊相連的電流采樣電路，所述電流采樣電路采集主回路的電流信號(hào)，并 將采樣的電流信號(hào)發(fā)送給控制模塊；其中，控制模塊根據(jù)電壓采樣信號(hào)和電流采樣信號(hào)選擇節(jié)電電路或旁路為新的主回路， 并輸出控制信號(hào)給電路切換模塊。這樣，本發(fā)明節(jié)電器控制裝置不僅能通過(guò)電壓采樣模塊監(jiān)控電網(wǎng)輸入電路的電壓波動(dòng)情況，又能利用電流采樣模塊通過(guò)監(jiān)控電流變化來(lái)達(dá)到監(jiān)控負(fù)載變化的目的，可以同時(shí)根據(jù)電 網(wǎng)及負(fù)載狀況綜合考慮此時(shí)使用節(jié)電器是否合適，進(jìn)而更加合理地控制投切節(jié)電器，避免了 現(xiàn)有節(jié)電器控制裝置因檢測(cè)不到負(fù)載變化所引起的電流變化，僅根據(jù)電網(wǎng)輸入電路的狀況投 切節(jié)電器，造成部分用電器無(wú)法正常工作的問(wèn)題。
上述的電壓采樣模塊和電流采樣模塊可以為任意現(xiàn)有的模塊，只要能達(dá)到設(shè)計(jì)要求均可; 上述的電路切換模塊可以為各種繼電器，上述的控制模塊可以根據(jù)情況選擇各種微電腦控制 器、可編程邏輯控制器等。
下面結(jié)合圖4對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
電壓采樣模塊為圖中block3中L7805CV芯片以左的部分，電壓采樣模塊通過(guò)變壓器 TRANS1的一個(gè)繞組采集電網(wǎng)電壓，然后通過(guò)整流橋DFIO 504A (B2)將采樣的交流電壓變?yōu)?直流電壓，經(jīng)過(guò)電容E2和C1濾波后，再經(jīng)過(guò)電阻R1， R2分壓(以降低輸出電壓)，最后經(jīng) E3進(jìn)一步濾波，通過(guò)RAO-ANO端將采樣電壓輸送給控制模塊(圖中block7主控制芯片部分) PIC16C711芯片的17管腳。
電流采樣模塊為圖4中block4，所標(biāo)注的TA1為套在火線上的螺線管，用以感知火線上 的電流變化，產(chǎn)生感生的采樣電流，經(jīng)全橋整流后流過(guò)精度均為0.1% (有利于提高采樣精度) 的電阻R3-R7，轉(zhuǎn)換成電壓值(控制模塊的輸入只能為電壓值，所以要通過(guò)電阻將采樣電流 轉(zhuǎn)化為電壓)，通過(guò)RA1-AN1端輸送給PIC16C711芯片的18管腳。
控制模塊為圖4中block7，主要包括PIC16C711芯片(也可以是其它具有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能 的單片機(jī))，所述PIC16C711芯片通過(guò)17管腳和18管腳分別接收電壓采樣信號(hào)和已經(jīng)轉(zhuǎn)換成 電壓的電流采樣信號(hào)，然后PIC16C711芯片根據(jù)事先設(shè)定的各種電壓采樣信號(hào)和電流采樣信 號(hào)條件下的工作電路切換規(guī)則確定選擇結(jié)果，如果選擇節(jié)電電路為工作電路，通過(guò)13管腳發(fā) 送低電平信號(hào)給電路切換模塊；如果選擇旁路為工作電路，通過(guò)13管腳發(fā)送高電平信號(hào)給電 路切換模塊。
電路切換模塊包括圖4中blockl和block5部分，其中block5為blockl部分的控制端， 所述block5的輸入端RB7連接在block7中PIC16C711芯片的13管腳，PIC16C711芯片13 管腳的電路選擇指令(電平信號(hào))通過(guò)光電耦合器PH01 (本實(shí)施例所選型號(hào)為TLP521-1)傳輸?shù)饺龢O管T1的基極，如果所述電路選擇指令是低電平信號(hào)，三極管T1不導(dǎo)通，blockl中 繼電器RLY1斷開，節(jié)電電路工作；如果所述電路選擇指令是高電平信號(hào)，三極管T1導(dǎo)通， blockl中繼電器RLY1閉合，旁路工作。
圖4中的block2為繼電器電源電路，通過(guò)變壓器TRANS1的一個(gè)繞組獲得交流電壓，然 后通過(guò)整流橋DFIO 504A (B2)將交流電壓變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓，經(jīng)電解電容E1濾波后變?yōu)?較平滑的直流電壓，從而為繼電器提供電源。圖4中block3的L7805CV芯片為+5V穩(wěn)壓芯片， 將B2輸出的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓后作為VCC(整個(gè)電路的正電源)提供給控制模塊(也就是PIC16C711 芯片)和運(yùn)行狀態(tài)指示模塊。圖4中block6為運(yùn)行狀態(tài)指示模塊，用來(lái)更好地顯示節(jié)電器的 工作狀態(tài)。RB1、 RB2、 RB3、 RB4分別連接在PIC16C711芯片的7、 8、 9、 10管腳。另外，在 block7中，為了使PIC16C711芯片穩(wěn)定運(yùn)行，需要在每次接通整個(gè)電路時(shí)讓PIC16C711芯片 可靠復(fù)位，為此，連接一個(gè)復(fù)位電路在PIC16C711芯片的4管腳。
下面結(jié)合圖4對(duì)本發(fā)明的工作過(guò)程作進(jìn)一步的說(shuō)明節(jié)電器啟動(dòng)后，紅色的電源指示燈 LED1和黃色的旁路指示燈LED2點(diǎn)亮，節(jié)電器工作于旁路模式，繼電器RLY1保持閉合，電網(wǎng) 電壓經(jīng)旁路直接連到輸出。節(jié)電器中的PIC16C711芯片通過(guò)電壓采樣模塊檢測(cè)電網(wǎng)電壓的變 化；通過(guò)電流傳感器TA1實(shí)時(shí)檢測(cè)回路中電流的變化，進(jìn)而獲知負(fù)載的變化情況。若一定時(shí) 間內(nèi)電壓波動(dòng)不大，而且電壓不偏低則說(shuō)明電網(wǎng)輸入電路正常；電流較為穩(wěn)定則說(shuō)明負(fù)載變 化不大，如果電壓和電流都正常，此時(shí)將進(jìn)入節(jié)電模式，PIC16C711芯片控制綠色指示燈LED3 點(diǎn)亮黃色指示燈LED2熄滅，同時(shí)，PIC16C711芯片13管腳輸出低電平信號(hào)給block5的輸入 端，然后通過(guò)光電耦合器PH01傳輸?shù)饺龢O管Tl的基極，所述低電平信號(hào)使三極管Tl截止， blockl中繼電器RLY1斷開(即旁路斷開)，節(jié)電電路工作。輸入的電網(wǎng)電壓經(jīng)自耦變壓器 TRANS2 (節(jié)電器)降壓后輸出，從而降低負(fù)載上的電能消耗。進(jìn)入節(jié)電模式后若PIC16C711 芯片通過(guò)電流采樣模塊，檢測(cè)到負(fù)載有明顯變化，則PIC16C711芯片13管腳輸出髙電平信號(hào) 給block5的輸入端，然后通過(guò)光電耦合器PH01傳輸?shù)饺龢O管T1的基極，所述高電平信號(hào)使 三極管T1導(dǎo)通，blockl中繼電器RLY1閉合(即旁路導(dǎo)通)，節(jié)電器所在的節(jié)電電路斷開(由 于旁路相當(dāng)于一根導(dǎo)線，自耦變壓器有一定內(nèi)阻，二者并聯(lián)相當(dāng)于旁路短路掉自耦變壓器)， 從而保證負(fù)載正常啟動(dòng)和工作。同理，當(dāng)外部輸入電壓低于某一特定值時(shí)，PIC16C711芯片 通過(guò)電壓采樣模塊，檢測(cè)到電壓過(guò)低，則黃色指示燈LED2點(diǎn)亮，PIC16C711芯片13管腳輸出高電平信號(hào)給block5的輸入端，然后通過(guò)光電耦合器PH01傳輸?shù)饺龢O管Tl的基極，所述 高電平信號(hào)使三極管T1導(dǎo)通，blockl中繼電器RLY1閉合(即旁路導(dǎo)通)，節(jié)電器所在的節(jié) 電電路斷開，節(jié)電器工作于旁路模式，無(wú)論此時(shí)負(fù)載是否變化。當(dāng)PIC16C711芯片檢測(cè)到線 路中的電流超過(guò)規(guī)定值時(shí)，PIC16C711芯片也將控制繼電器RLY1切換到旁路模式，黃色指示 燈LED2與紅色指示燈LED4同時(shí)點(diǎn)亮，提示線路中的電流己超過(guò)某特定值。當(dāng)電壓采樣或電 流采樣出現(xiàn)異常時(shí)節(jié)電器會(huì)自動(dòng)切換到故障模式，控制紅色指示燈LED4閃爍，繼電器RLY1 閉合，電網(wǎng)輸入電路經(jīng)旁路直接連到輸出，確保不會(huì)因節(jié)電器本身的故障影響外部負(fù)載的正 常工作。
本發(fā)明適用于各種接入市電的用電環(huán)境。
權(quán)利要求
1、一種節(jié)電器控制裝置，包括電壓采樣電路與控制模塊相連，采集主回路的電壓信號(hào)，并將采集的電壓信號(hào)發(fā)送給控制模塊；控制模塊接收采樣信號(hào)，輸出控制信號(hào)；電路切換模塊與控制模塊相連，根據(jù)控制模塊輸出的控制信號(hào)，在節(jié)電電路和不節(jié)電的旁路中進(jìn)行電路切換，選擇一種作為新的主回路；電源模塊為整個(gè)電路提供電源；其特征在于還包括與控制模塊相連的電流采樣電路，所述電流采樣電路采集主回路的電流信號(hào)，并將采樣的電流信號(hào)發(fā)送給控制模塊；其中，控制模塊根據(jù)電壓采樣信號(hào)和電流采樣信號(hào)選擇節(jié)電電路或旁路為新的主回路，并輸出控制信號(hào)給電路切換模塊。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)電器控制裝置，其特征在于所述電流采樣模塊通過(guò)一個(gè)套 在市電火線上的螺線管進(jìn)行電流采樣。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)電器控制裝置，其特征在于還包括與控制模塊連接的，用 來(lái)顯示電路工作情況的運(yùn)行狀態(tài)指示模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種節(jié)電器控制裝置?，F(xiàn)有節(jié)電器控制裝置無(wú)法根據(jù)負(fù)載和電網(wǎng)的綜合狀況準(zhǔn)確投切節(jié)電器，容易造成用電器損壞或工作異常。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明節(jié)電器控制裝置，包括電壓采樣電路、電流采樣電路、控制模塊、電路切換模塊等，所述電流采樣電路采集回路電流信號(hào)并將此信號(hào)送往控制模塊；其中，控制模塊根據(jù)電壓采樣值和電流采樣值選擇節(jié)能電路或旁路為新的工作電路，并發(fā)送控制信號(hào)給電路切換模塊。本發(fā)明適用于各種接入市電電網(wǎng)的用電環(huán)境。
文檔編號(hào)H02M5/12GK101290510SQ20071009056
公開日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2007年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月17日
發(fā)明者龍 譚 申請(qǐng)人:龍 譚